Ionic Liquid “Water Pocket” for Stable and Environment‐Adaptable Aqueous Zinc Metal Batteries

离子液体 电解质 水溶液 材料科学 电化学 化学工程 无机化学 金属 化学 有机化学 电极 催化作用 冶金 工程类 物理化学
作者
Le Yu,Jing Huang,Sijun Wang,Luhe Qi,Shanshan Wang,Chaoji Chen
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:35 (21) 被引量:123
标识
DOI:10.1002/adma.202210789
摘要

The strong reactivity of water in aqueous electrolytes toward metallic zinc (Zn), especially at aggressive operating conditions, remains the fundamental obstacle to the commercialization of aqueous zinc metal batteries (AZMBs). Here, a water-immiscible ionic liquid diluent 1-ethyl-3-methylimidazolium bis(fluorosulfonyl)amide (EmimFSI) is reported that can substantially suppress the water activity of aqueous electrolyte by serving as a "water pocket", enveloping the highly active H2 O-dominated Zn2+ solvates and protecting them from parasitic reactions. During Zn deposition, the cation Emim+ and anion FSI- function respectively in mitigating the tip effect and regulating the solid electrolyte interphase (SEI), thereby favoring a smooth Zn deposition layer protected by inorganic species-enriched SEI featuring high uniformity and stability. Combined with the boosted chemical/electrochemical stability endowed by the intrinsic merits of ionic liquid, this ionic liquid-incorporated aqueous electrolyte (IL-AE) enables the stable operation of Zn||Zn0.25 V2 O5 ·nH2 O cells even at a challenging temperature of 60 °C (>85% capacity retention over 400 cycles). Finally, as an incidental but practically valuable benefit, the near-zero vapor pressure nature of ionic liquid allows the efficient separation and recovery of high-value components from the spent electrolyte via a mild and green approach, promising the sustainable future of IL-AE in realizing practical AZMBs.
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